1. 建造者模式概述
1.1 建造者模式概述
建造者模式（Builder Pattern）是创建型设计模式，核心思想是将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
1. 复杂对象的构建：
“复杂对象”指的是那些需要多个步骤来创建，或者其创建过程涉及到多个部分或组件的对象。构建过程可能包括设置对象的属性、初始化内部状态、组合其他对象等。
2. 与其表示分离：
“表示”指的是对象的具体形式或类型。分离构建过程与表示意味着，构建过程本身并不依赖于特定类型的对象，而是可以应用于多种类型的对象。这通常通过定义一个抽象的构建过程（比如一个接口或抽象类），然后让具体的构建器实现这个构建过程来实现。
3. 使得同样的构建过程可以创建不同的表示：
通过使用不同的具体构建器，相同的构建步骤可以生成不同类型的产品。这增加了代码的复用性和灵活性，因为你可以在不改变构建过程的情况下，通过简单地替换构建器来改变最终产品的类型。
建造者模式可以将一个产品的内部表象与产品的生成过程分割开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。如果我们用了建造者模式，那么用户就只指定需要建造的类型就可以得到它们，而具体建造的过程和细节就不需要知道了。
1.2 建造者模式优点
在面向对象设计中，建造者模式解决了"对象创建责任过载"的问题。传统构造器在面对多参数、可选参数场景时，会面临以下困境：
- 参数顺序耦合：调用者必须记住参数顺序
- 可读性灾难：
new Person("张", "三", 30, null, "北京", null, true)难以理解 - 参数组合爆炸：随着参数增加，构造器方法数量呈指数增长
建造者模式通过引入间接层（Builder类）解耦对象构建过程，实现了：
- 分步构建（Step-by-step construction）
- 参数可选性（Optional parameters）
- 构建过程抽象（Construction process abstraction）
graph LR
A[客户端] --> B[Builder]
B --> C[构建过程]
C --> D[最终产品]
2. 建造者模式使用场景
建造者模式使用场景：
- 多参数对象创建：4个以上参数，尤其含多个可选参数
- 复合对象创建：对象包含多个子对象（如订单含商品/支付/配送）
- 配置复杂对象：需要分步设置的组件（如 Android 的 AlertDialog）
- 不可变对象创建：final 字段需一次性初始化
- 对象创建过程需精细化控制：如添加参数校验、默认值等逻辑
3. 建造者模式举例
使用建造者模式构建汽车对象，定义汽车类：
public class Car {
// 汽车的各个部件
private final String make; // 品牌
private final String model; // 型号
private final int year; // 年份
private final String color; // 颜色
private final boolean hasSunroof; // 是否有天窗
private final boolean hasNavigation; // 是否有导航
// 私有
private Car(CarBuilder builder) {
this.make = builder.make;
this.model = builder.model;
this.year = builder.year;
this.color = builder.color;
this.hasSunroof = builder.hasSunroof;
this.hasNavigation = builder.hasNavigation;
}
// 省略getter方法...
// 静态内部类 Builder，用于构建Car对象
public static class Builder {
// 与Car类属性对应的字段
private String make;
private String model;
private int year;
private String color;
private boolean hasSunroof;
private boolean hasNavigation;
// 构造函数，设置必填参数
public CarBuilder(String make, String model) {
this.make = make;
this.model = model;
}
// 提供方法设置各个部件，返回Builder对象以便链式调用
public CarBuilder setYear(int year) {
this.year = year;
return this;
}
public CarBuilder setColor(String color) {
this.color = color;
return this;
}
public CarBuilder setHasSunroof(boolean hasSunroof) {
this.hasSunroof = hasSunroof;
return this;
}
public CarBuilder setHasNavigation(boolean hasNavigation) {
this.hasNavigation = hasNavigation;
return this;
}
// 构建最终的对象
public Car build() {
return new Car(this);
}
}
}
客户端代码：
// 使用Builder构建Car对象
Car car = new Car.CarBuilder("Toyota", "Camry")
.setYear(2023)
.setColor("Red")
.setHasSunroof(true)
.setHasNavigation(false)
.build();
Android Dialog 的创建：
// 建造者模式创建AlertDialog（系统原生实现）
AlertDialog dialog = new AlertDialog.Builder(this)
.setTitle("系统提示")
.setMessage("确定删除此文件？")
.setIcon(R.drawable.ic_warning)
.setPositiveButton("确定", (d, which) -> {
// 处理确定操作
})
.setNegativeButton("取消", (d, which) -> {
// 处理取消操作
})
.setCancelable(false)
.create();
// 自定义Dialog建造者
public class CustomDialogBuilder {
private Context context;
private String title;
private String message;
// 其他参数...
public CustomDialogBuilder(Context context) {
this.context = context;
}
public CustomDialogBuilder setTitle(String title) {
this.title = title;
return this;
}
public CustomDialogBuilder setMessage(String message) {
this.message = message;
return this;
}
public Dialog build() {
AlertDialog dialog = new AlertDialog.Builder(context)
.setTitle(title)
.setMessage(message)
// 应用其他参数...
.create();
dialog.getWindow().setBackgroundDrawableResource(R.drawable.dialog_bg);
return dialog;
}
}
复杂自定义View的建造者模式实现：
public class CustomChartView extends View {
private final String title;
private final int[] dataPoints;
private final int chartColor;
private final boolean showLegend;
private CustomChartView(ChartBuilder builder) {
// 初始化操作
}
public static class ChartBuilder {
private final Context context;
private String title = "默认标题";
private int[] dataPoints = new int[0];
private int chartColor = Color.BLUE;
private boolean showLegend = true;
public ChartBuilder(Context context) {
this.context = context;
}
public ChartBuilder setTitle(String title) {
this.title = title;
return this;
}
public ChartBuilder setDataPoints(int[] data) {
this.dataPoints = data;
return this;
}
public ChartBuilder setChartColor(@ColorInt int color) {
this.chartColor = color;
return this;
}
public ChartBuilder setShowLegend(boolean show) {
this.showLegend = show;
return this;
}
public CustomChartView build() {
// 数据校验
if (dataPoints.length == 0) {
throw new IllegalArgumentException("必须提供数据点");
}
return new CustomChartView(this);
}
}
}
// 使用示例
CustomChartView chart = new CustomChartView.ChartBuilder(context)
.setTitle("销售数据")
.setDataPoints(new int[]{120, 135, 147, 160, 155})
.setChartColor(ContextCompat.getColor(context, R.color.chart_color))
.build();
4. 总结
建造者模式已演化为不可或缺的核心模式，其价值体现在：
- 复杂对象构建标准化：为多参数对象提供统一构建接口
- API设计友好性：提升SDK易用性和可读性
- 不可变对象支持：保障线程安全的核心机制
- 组合对象构建：管理嵌套对象创建的复杂性
- 配置与实现分离：符合开闭原则的设计典范
